Συγκόλληση με υπερήχους ( ΕΕ ) Συνδεόμενες συρμάτινες μπάρες

Ανάλυση τεχνολογίας συγκόλλησης υπερήχων για καλώδια σύνδεσης ηλεκτρικών οχημάτων
εγώ. Πλεονεκτήματα της διαδικασίας
Υψηλή απόδοση και αξιοπιστία
Η συγκόλληση με υπερήχους επιτυγχάνει συγκόλληση στερεάς κατάστασης μεταξύ ατόμων μετάλλου μέσω θερμότητας τριβής που παράγεται από κραδασμούς υψηλής συχνότητας. Δεν απαιτείται συγκόλληση ή ροή. Ο σύνδεσμος συγκόλλησης έχει χαμηλή αντίσταση και εξαιρετική αγωγιμότητα, που μπορεί να μειώσει σημαντικά την απώλεια ενέργειας και τους κινδύνους θέρμανσης. Είναι κατάλληλο για καλωδιώσεις υψηλής τάσης και συστήματα βυσμάτων.
Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες πτύχωσης ή συγκόλλησης, ο χρόνος συγκόλλησης του είναι σύντομος (μόνο λίγα δευτερόλεπτα), και η δύναμη της άρθρωσης είναι υψηλή, που μπορεί να αντέξει τους κραδασμούς και τη μηχανική καταπόνηση κατά την οδήγηση του οχήματος.

Προσαρμοσμένες διάφορες μπάρες - άκαμπτες, εύκαμπτος

Ευρεία προσαρμοστικότητα υλικού
Αυτή η τεχνολογία μπορεί να χειριστεί μια ποικιλία υλικών όπως ο χαλκός, αλουμίνιο και τα κράματά του. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για τις ανάγκες συγκόλλησης πολυκλωνικών καλωδίων λεπτής διαμέτρου και επίπεδων ζυγών (όπως ράβδοι χαλκού/αλουμινίου) σε οχήματα νέας ενέργειας, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις ελαφρού βάρους και βελτιστοποίησης χώρου.

Προστασία του περιβάλλοντος και εξοικονόμηση ενέργειας
Τα χαρακτηριστικά χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας μειώνουν το κόστος παραγωγής, αποφεύγοντας παράλληλα προβλήματα διάβρωσης που προκαλούνται από υπολείμματα ροής, και βελτίωση της μακροπρόθεσμης αξιοπιστίας των ιμάντων καλωδίωσης.

2. Τυπικά σενάρια εφαρμογής
‌Σύνδεση καλωδίων υψηλής τάσης
Χρησιμοποιείται για συγκόλληση καλωδίων υψηλής τάσης μεταξύ συστοιχιών μπαταριών και ηλεκτροκινητήρων για την κάλυψη των απαιτήσεων μετάδοσης μεγάλων ρευμάτων (όπως πλεξούδες καλωδίων με επιφάνεια διατομής ≥50mm²) και εξασφαλίζουν χαμηλή εσωτερική αντίσταση και υψηλή μηχανική αντοχή.

Προσαρμοσμένη ευέλικτη μπάρα

Ενσωμάτωση συστήματος διαύλου
Μέσα στο πακέτο μπαταριών, Η συγκόλληση με υπερήχους συνδέει πολλαπλούς επίπεδους ζυγούς (συνήθως από χαλκό ή αλουμίνιο) στους πόλους της μπαταρίας, μείωση της πληρότητας χώρου και βελτίωση της απόδοσης της τρέχουσας διανομής.

Στοιχεία συστήματος φόρτισης
Εφαρμόζεται σε βασικά εξαρτήματα, όπως διεπαφές γρήγορης φόρτισης και υγρόψυκτα πιστόλια φόρτισης για να διασφαλιστεί η σταθερότητα και η ανθεκτικότητα των επαφών κατά τη φόρτιση υψηλής ισχύος.

3. Τεχνικές προκλήσεις και λύσεις
‌Δυσκολία στη συγκόλληση μεγάλων τετράγωνων καλωδίων
Οι πλεξούδες καλωδίων με επιφάνεια διατομής άνω των 50 mm² απαιτούν εξοπλισμό υψηλότερης ισχύος (όπως ≥10kW), και η αυξημένη πίεση συγκόλλησης θα προκαλέσει παραμόρφωση του παραδοσιακού εξοπλισμού προβόλου, που απαιτεί πιο άκαμπτο δομικό σχεδιασμό για τη βελτίωση της απόδοσης μετατροπής ενέργειας.

Συγκόλληση ράβδων με υπερήχους σε εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων

Παρακολούθηση ποιότητας συγκόλλησης
Η διαδικασία συγκόλλησης πρέπει να παρακολουθεί παραμέτρους όπως η ενέργεια, πλάτος, και πίεση σε πραγματικό χρόνο, και αναλύστε την καμπύλη συγκόλλησης μέσω του διαδικτυακού συστήματος ανίχνευσης κραδασμών για να αποτρέψετε προβλήματα ψυχρής συγκόλλησης ή αποκόλλησης. Για παράδειγμα, η λύση παρακολούθησης που αναπτύχθηκε από την Jiaocheng Ultrasonic μπορεί να παρακολουθεί δυναμικά την κατάσταση συγκόλλησης και να βελτιώσει το ποσοστό απόδοσης.

IV. Αναπτυξιακή τάση
Έξυπνη αναβάθμιση: Σε συνδυασμό με τον αλγόριθμο AI για τη βελτιστοποίηση της προσαρμοστικής προσαρμογής των παραμέτρων συγκόλλησης για την κάλυψη των αναγκών συγκόλλησης νέων ιμάντων καλωδίωσης, όπως οι σύνθετοι αγωγοί χαλκού-αλουμινίου και τα υλικά επίστρωσης​8.
Έρευνα και ανάπτυξη εξοπλισμού υψηλής ισχύος: Ανάπτυξη ειδικού εξοπλισμού με υψηλότερη ισχύ και πίεση για τις ανάγκες συγκόλλησης πλεξούδων καλωδίωσης μεγαλύτερης διατομής (όπως 150 mm²) σε σενάρια υπερφόρτισης.

Περίληψη
Η συγκόλληση με υπερήχους έχει γίνει η βασική διαδικασία για τη σύνδεση πλεξούδων καλωδίωσης υψηλής τάσης και ζυγών ηλεκτρικών οχημάτων με την υψηλή απόδοση, χαμηλή κατανάλωση, και υψηλή αξιοπιστία. Με την αύξηση της χωρητικότητας της μπαταρίας και την ανάπτυξη της τεχνολογίας γρήγορης φόρτισης, αυτή η τεχνολογία πρέπει να ξεπεράσει περαιτέρω το σημείο συμφόρησης της συγκόλλησης πλεξούδας καλωδίωσης μεγάλου τετραγώνου και να εξασφαλίσει ασφάλεια μέσω έξυπνης παρακολούθησης ποιότητας.

Εύκαμπτοι ζυγοί και συμπαγείς ζυγοί συγκολλημένοι σε συμπαγείς ζυγούς

Η βιομηχανία κατασκευής πλεξούδων καλωδίωσης αυτοκινήτων είναι ο μεγαλύτερος χρήστης συγκόλλησης με υπερήχους από τα τέλη της δεκαετίας του 1980, χρησιμοποιώντας κυρίως την τεχνολογία για το μάτισμα συρμάτων. Ωστόσο, νέες εφαρμογές της τεχνολογίας χρησιμοποιούνται ως μέρος των μελλοντικών διαδικασιών που θα παράσχουν τελικά στις αυτοκινητοβιομηχανίες λύσεις σε πολλές από τις αδυναμίες της σημερινής τεχνολογίας ηλεκτρικών οχημάτων. Αυτό το άρθρο εισάγει κυρίως τη συγκόλληση με υπερήχους ζυγών και ράβδων ζυγών καλωδίωσης αυτοκινήτων.

1. Τρέχον τοπίο κατασκευής ηλεκτρικών οχημάτων
Στα ηλεκτρικά οχήματα, μεγάλα πακέτα μπαταριών συνδυασμένα σε σφραγισμένες συσκευασίες χρησιμοποιούνται για την επίτευξη της τάσης και του ρεύματος λειτουργίας που απαιτούνται για την τροφοδοσία του ηλεκτροκινητήρα του οχήματος. Τη στιγμή, τα δύο κύρια ζητήματα στον τομέα EV/HEV είναι η αποθήκευση ενέργειας και η αυτονομία οδήγησης. Οι OEM αντιμετωπίζουν αυτά τα ζητήματα με δύο τρόπους: κατασκευή μεγαλύτερων μπαταριών για μεγαλύτερη εμβέλεια, και δημιουργία πιο ισχυρών μπαταριών για ταχύτερη φόρτιση. Και οι δύο προσεγγίσεις έχουν προκλήσεις. Ναί, οι μπαταρίες μπορεί να γίνουν μεγαλύτερες, αλλά μπορούν να φτάσουν μόνο ένα συγκεκριμένο μέγεθος πριν γίνουν πολύ ακριβά και βαριά για να είναι μια βιώσιμη λύση.
Η παραδοσιακή καλωδίωση δεν είναι συνήθως το πρώτο μέρος που αναζητούν οι άνθρωποι την καινοτομία των EV, αλλά οι πρόσφατες εξελίξεις έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην ιστορία των EV. Επειδή δίνουν στους OEM δύο πράγματα που χρειάζονται απεγνωσμένα στην αρχιτεκτονική EV: λιγότερη μάζα και περισσότερος χώρος. Ένας τρόπος για να ελευθερώσετε χώρο και να μειώσετε τη μάζα είναι να μεταβείτε από την κυκλική καλωδίωση σε επίπεδους αγωγούς. Αυτός είναι ο σκοπός του διαύλου.

Καλώδια συγκολλημένα και στα δύο άκρα του συμπαγούς ζυγού

2. Τι είναι ένας ηλεκτρικός δίαυλος?
Προέρχεται από τη λατινική λέξη «omnibus," που μεταφράζεται ως "όλα" (όπως σε "όλα τα ρεύματα σε ένα δεδομένο σύστημα"), Οι ζυγοί είναι επίπεδοι αγωγοί που γίνονται μέρος της αρχιτεκτονικής των ηλεκτρικών οχημάτων. Οι ζυγοί εγκαθίστανται συνήθως σε συσκευές διανομής, πίνακες διανομής και περιβλήματα λεωφορείων για τοπική διανομή υψηλού ρεύματος. Χρησιμοποιούνται επίσης για τη σύνδεση εξοπλισμού υψηλής τάσης σε ηλεκτρικούς σταθμούς μεταγωγής και εξοπλισμού χαμηλής τάσης σε συστοιχίες μπαταριών. Οι ζυγοί είναι μεταλλικές ράβδοι ή ράβδοι από χαλκό, ορείχαλκος, ή αλουμίνιο που χρησιμοποιούνται για τη γείωση και τη διοχέτευση του ηλεκτρισμού. Οι ηλεκτρικοί ζυγοί μπορούν να επικαλυφθούν με διάφορα υλικά, όπως ο χαλκός, να παρέχει διαφορετικά όρια και παραλλαγές αγωγιμότητας. Οι ράβδοι διαύλου διατίθενται σε πολλά σχήματα και μεγέθη, και αυτά τα σχήματα και τα μεγέθη θα καθορίσουν τη μέγιστη ποσότητα ρεύματος που μπορεί να μεταφέρει ο αγωγός πριν φθαρεί.
Σήμερα, υπάρχουν μέχρι 20+ ράβδους διαύλου σε μια μπαταρία, και αυτός ο αριθμός θα αυξάνεται καθώς τα πακέτα μπαταριών μεγαλώνουν και/ή ισχυρότερα, ενώ ο χώρος στο εσωτερικό της μπαταρίας παραμένει πολύ στενός. Η συγκόλληση με υπερήχους είναι η προτιμώμενη διαδικασία σύνδεσης για ζυγούς σε εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων. Αλλά επειδή αυτές οι πιο ισχυρές μπαταρίες είναι ικανές μόνο για γρήγορη φόρτιση, ενδέχεται να δούμε σύντομα περισσότερη καινοτομία στις μπάρες πέρα ​​από τα πακέτα μπαταριών. Η μεταφορά υψηλής ισχύος από την είσοδο φόρτισης στην μπαταρία και σε άλλους κινητήρες και εξοπλισμό υψηλής ισχύος αυξάνει την ανάγκη για καινοτόμες εφαρμογές συγκόλλησης με υπερήχους.

3. Γιατί οι εταιρείες προτιμούν τα busbars?
Μακροπρόθεσμα, πιστεύεται ότι οι ζυγοί μπορεί να προτιμώνται έναντι των τυπικών καλωδίων για ορισμένες ιμάντες καλωδίωσης στην αυτοκινητοβιομηχανία. Η αυξανόμενη δημοτικότητα των ηλεκτρικών οχημάτων, σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας, ευκολία εγκατάστασης, χαμηλό κόστος συντήρησης και συντήρησης ράβδων λεωφορείων αυτοκινήτων, και η ανάπτυξη υποδομής φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων είναι μερικοί από τους βασικούς παράγοντες που οδηγούν στην αύξηση της ζήτησης για μπάρες λεωφορείων αυτοκινήτων. Επί πλέον, Οι τεχνολογικές εξελίξεις στην υποδομή κατασκευής και φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων αναμένεται να ωφελήσουν την παγκόσμια αγορά λεωφορείων αυτοκινήτων. Σύμφωνα με έρευνα αγοράς, λόγω αυτών των παραγόντων, η αγορά αναμένεται να παράγει περισσότερα από $170 εκατομμύρια έσοδα σε 2030, αυξάνεται σε CAGR του 24.6% από 2021-2030.

Συμπαγείς ζυγοί συγκολλημένοι σε καλώδια

Πλεονεκτήματα της χρήσης ράβδων διαύλου:
• Μειώστε το κόστος εγκατάστασης και ταχύτητα εγκατάστασης
• Δυνατότητα προσθήκης, αφαιρέστε ή μετακινήστε τα τροφοδοτικά εύκολα και γρήγορα χωρίς διακοπές
• Ανθεκτικό στο μέλλον και εξαιρετικά ευέλικτο καθώς ορισμένα πρόσθετα μπορούν να αποσυνδεθούν και να επανασυνδεθούν χωρίς διακοπή ρεύματος
• Δεν απαιτείται τακτική συντήρηση
• Η επέκταση ή η ανακαίνιση είναι ταχύτερη και φθηνότερη
• Πιο φιλικό προς το περιβάλλον, καθώς γενικά απαιτεί λιγότερο υλικό εγκατάστασης και οι πρίζες είναι επαναχρησιμοποιήσιμες και επανατοποθετούνται εύκολα
• Επίπεδοι αγωγοί καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο και είναι 70% μικρότερο σε ύψος
• Μπορεί να υποστηρίξει 15% περισσότερη ισχύ από τα καλώδια με την ίδια επιφάνεια διατομής
• Λιγότερο βάρος και λιγότερος χώρος συσκευασίας, καλύτερη ευελιξία. Για παράδειγμα, 160 mm² Ευέλικτο επίπεδο αλουμίνιο (Φφ-αλ) τα καλώδια αποτελούν μια καινοτόμο και εναλλακτική λύση 200 mm² στρογγυλά καλώδια αλουμινίου.
• Στερέωση με μπουλόνια, η πιο αξιόπιστη διαδικασία που είναι διαθέσιμη σήμερα και λιγότερο δαπανηρή. Αλλά προσθέτει επιπλέον μέρη (μπουλόνια) και απαιτεί συγκεκριμένες τιμές ροπής
• Αποδοτική απαγωγή θερμότητας – πιο αποτελεσματική από το λανθάνον καλώδιο
• Διάφορες κατασκευές – χαλκός και αλουμίνιο, άκαμπτο ή εύκαμπτο, πλαστικοποιημένο. δείτε εικόνα 1
• Η εσωτερική μπαταρία δεν απαιτεί ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα
• Προώθηση του αυτοματισμού, βελτίωση της ασφάλειας και της ποιότητας
Εικόνα 1 – Παραδείγματα διαφόρων ράβδων διαύλου – άκαμπτο, εύκαμπτος, προσαρμοσμένα σχέδια

Συμπαγείς ζυγοί που συνδέονται με επίπεδα πλεκτά καλώδια

4. Η σημασία του υλικού και του μεγέθους του ζυγού
Οι ζυγοί είναι συνήθως κατασκευασμένοι από χαλκό ανθεκτικό στη διάβρωση, ορείχαλκος ή αλουμίνιο και στεγάζονται σε συμπαγείς ή κοίλους σωλήνες. Το σχήμα και το μέγεθος των ράβδων λεωφορείου, είτε επίπεδες λωρίδες, συμπαγείς ράβδοι ή ράβδοι, επιτρέπουν την πιο αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας λόγω της υψηλής αναλογίας επιφάνειας προς διατομή.
Αν και ο χαλκός οξειδώνεται με την πάροδο του χρόνου, παραμένει αγώγιμο, αλλά αυτό συνήθως σημαίνει ότι περισσότερη ισχύς μπορεί να ωθήσει την ηλεκτρική ενέργεια κατά μήκος της επιφάνειας. Αν και δεν αποτρέπει πλήρως την παρατεταμένη οξείδωση, μειώνει πολύ τα αποτελέσματα. Η επίστρωση της επιφάνειας του ζυγού θα βοηθήσει στην πρόληψη της οξείδωσης.
Οι επικαλύψεις ζυγών εξυπηρετούν συνήθως τρεις κύριους σκοπούς:
1. Αναστέλλουν τη διάβρωση
2. Βελτιώστε την ηλεκτρική αγωγιμότητα
3. Για καλλυντικούς σκοπούς
Οι πολυστρωματικοί ζυγοί χρησιμοποιούνται για την αποφυγή ρευμάτων κυκλοφορίας σε συσκευές παράλληλης μεταγωγής σε ηλεκτρονικά κυκλώματα ισχύος. Εκτός από τις σημαντικές εφαρμογές του στα ηλεκτρικά οχήματα, Έχει επίσης εκτεταμένες εφαρμογές στη συλλογή και διανομή ηλιακής και αιολικής ενέργειας λόγω των ιδιοτήτων χαμηλής επαγωγής του. Μια πιο αποτελεσματική και οικονομικά αποδοτική μέθοδος είναι η χρήση μιας μονωτικής σκόνης εποξειδικής επίστρωσης. Οι σκόνες εποξειδικής επίστρωσης έχουν εξαιρετικά υψηλή διηλεκτρική αντοχή και μπορούν να συνδεθούν απευθείας στον χαλκό, στρώσεις αλουμινίου ή επάργυρου.
Το μέγεθος του διαύλου εξαρτάται από τη συγκεκριμένη χρήση του. Τα πιο συνηθισμένα εμπορικά και βιομηχανικά μεγέθη ζυγών είναι 40–60 αμπέρ, 100 ενισχυτές, 225 ενισχυτές, 250 ενισχυτές, 400 ενισχυτές, και 800 ενισχυτές.
Τα τρέχοντα μεγέθη ράβδων διαύλου που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές αυτοκινήτων είναι 35, 50 ή 90 mm².

Επίπεδο πλεκτό καλώδιο στερεοποιημένο και συγκολλημένο με συγκόλληση υπερήχων

Οι ράβδοι διαύλου διατίθενται σε δύο υλικά: χαλκό και αλουμίνιο. Οι κύριες διαφορές που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή υλικών είναι:
• αντοχή σε εφελκυσμό
• Τρέχουσα μεταφορική ικανότητα
• Αντίσταση
• βάρος
• κόστος
Οι ζυγοί αλουμινίου έχουν χαμηλότερο κόστος και λειτουργούν καλά σε συνθήκες υψηλής υγρασίας. Αλλά το αλουμίνιο έχει χαμηλότερες δυνατότητες ρεύματος και χαμηλότερη ειδική αντίσταση από τον χαλκό. Ο χαλκός έχει καλύτερες θερμικές ιδιότητες από το αλουμίνιο.
Οι κατασκευαστές διαύλων μπορούν να αναθεωρήσουν τις ελάχιστες απαιτήσεις για ράβδους διαύλου για EV/HEV ή άλλες εφαρμογές διανομής ισχύος, λεπτομερείς αντισταθμίσεις κόστους και επιλογής υλικού με την απόδοση. Φυσικά, για εφαρμογές διανομής ισχύος EV/HEV, Η ασφάλεια του οδηγού είναι μια επιπλέον ανησυχία. Κατά την επιλογή υλικών ζυγών, θα πρέπει να επιτευχθεί η υψηλότερη δυνατή αξιοπιστία, όχι μόνο για την κάλυψη των απαιτήσεων εγγύησης οχημάτων, αλλά και για την ασφάλεια του οδηγού και των επιβατών.
Ο υπολογισμός των μεγεθών των αγωγών είναι ιδιαίτερα σημαντικός για την ηλεκτρική και μηχανική απόδοση των ζυγών. Οι απαιτήσεις μεταφοράς ρεύματος καθορίζουν το ελάχιστο πλάτος και πάχος του αγωγού. Οι μηχανικές εκτιμήσεις περιλαμβάνουν την ακαμψία, οπές στερέωσης, συνδέσεις, και άλλα στοιχεία υποσυστήματος. Το πλάτος του αγωγού πρέπει να είναι τουλάχιστον τριπλάσιο από το πάχος του αγωγού. Η προσθήκη ωτίδων και οπών στερέωσης αλλάζει την περιοχή διατομής των αγωγών, δημιουργώντας πιθανά hot spots στα μπαρ των λεωφορείων. Το μέγιστο ρεύμα ανά φέτα ή τερματισμό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη για την αποφυγή καυτών σημείων.

Δίαυλος συγκολλημένοι σε μπουλόνια σύνδεσης LEONI

5. Συμπαγείς και εύκαμπτοι ζυγοί
Μια άλλη βασική διαφορά που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι οι συμπαγείς δίαυλοι vs. εύκαμπτες μπάρες. Για εφαρμογές αυτοκινήτων εντός μπαταριών EV, χρησιμοποιούνται συμπαγείς ζυγοί (βλέπε Εικόνα 2). Οι εύκαμπτοι ζυγοί χρησιμοποιούνται σε μικρά τμήματα όταν μια συγκεκριμένη περιοχή χρειάζεται να μετακινηθεί για συναρμολόγηση ή εφαρμογή. Χρησιμεύει ως ηλεκτρικό "jumper". Ένα παράδειγμα ευέλικτης γραμμής διαύλου φαίνεται στο σχήμα 3.
Οι εύκαμπτοι ζυγοί έχουν πολλά λεπτά στρώματα από χαλκό ή αλουμίνιο και έχουν σχεδιαστεί για να κατανέμουν αποτελεσματικά την ισχύ σε συστήματα AC ή DC. Συγκολλήστε τη στοίβα αλουμινόχαρτου στην περιοχή συναρμολόγησης έτσι ώστε τα άκρα να συνδέονται άκαμπτα ενώ η μέση παραμένει εύκαμπτη. Παραδείγματα εφαρμογών που απαιτούν εύκαμπτους διαύλους περιλαμβάνουν:
• Ηλεκτρικό, υβριδικά οχήματα και οχήματα κυψελών καυσίμου
• Διακόπτες και μετασχηματιστές για την ενέργεια και τις υπεράκτιες βιομηχανίες
• Εφαρμογή γεννητριών στη ναυπηγική βιομηχανία
• Μετασχηματιστές και σταθμοί φόρτισης
• Διακόπτες και υποσταθμοί σε σιδηροδρομικές εφαρμογές, χημικές μονάδες και διανομή ισχύος υψηλής τάσης
• Ζεύξη ισχύος γεννήτριας
• Ηλεκτρικές συνδέσεις στο ερμάριο διακόπτη

Εφαρμογή λεωφορείων αυτοκινήτων στο μέλλον
Η καινοτομία του διαύλου εκτός της μπαταρίας θα είναι ένα καυτό θέμα στο μέλλον, μετάδοση υψηλής ισχύος από την είσοδο φόρτισης στην μπαταρία και στη συνέχεια σε άλλους κινητήρες και εξοπλισμό υψηλής ισχύος (βλέπε Εικόνα 4).
Υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον για ράβδους διαύλου από όλους τους OEM και τους Tier 1 προμηθευτές, κυρίως για εφαρμογές υψηλής τάσης. Σήμερα, τα πακέτα μπαταριών έχουν περίπου 15-20 μπάρες λεωφορείων. Για το εξωτερικό της συσκευασίας, απαιτείται μια αυτοματοποιημένη διαδικασία κάλυψης, που σήμερα δεν υπάρχει. Προς το παρόν, η εστίαση είναι στην μπαταρία.
Καθώς οι μελλοντικές καινοτομίες αυξάνουν τη χρήση εξωτερικών ράβδων μπαταριών, αυτές οι νέες εφαρμογές θα δημιουργήσουν σημαντικές ευκαιρίες για συγκόλληση με υπερήχους για τη βελτίωση της συνολικής ποιότητας των μελλοντικών σχεδίων σύνδεσης σε δομές ζυγών. Συγκόλληση με υπερήχους, συγκεκριμένα την τεχνική της περιστροφικής συγκόλλησης, επιτρέπει τη συγκόλληση μεγαλύτερων μεγεθών, απαλή δόνηση, και τη δυνατότητα σύνδεσης σε δυσπρόσιτες περιοχές. Καθώς ο κλάδος εξελίσσεται, Αυτές οι δυνατότητες θα επιτρέψουν την περαιτέρω εφαρμογή ράβδων διαύλου εκτός των συστοιχιών μπαταριών EV. Εικόνα 5 παρέχει αρκετά παραδείγματα για το πώς μπορεί να εφαρμοστεί η συγκόλληση με υπερήχους σε μελλοντικές εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων.
Εταιρείες όπως η Tesla, Η BMW και η Ford πιέζουν τη χρήση ράβδων διαύλου εκτός της μπαταρίας. Πρόσφατα, Η παγκόσμια εταιρεία τεχνολογίας APTIV εξαγόρασε την ιταλική εταιρεία Intercable για περίπου $600 εκατομμύριο, επιδιώκοντας ενεργά τη χρήση ράβδων διαύλου για διανομή υψηλής ισχύος εκτός της μπαταρίας. BMW, ένας από τους τρεις κορυφαίους πελάτες της, δείχνει έντονα σημάδια επιδίωξης αυτού του νέου τρόπου διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Μια χούφτα άλλες εταιρείες αναπτύσσουν θωρακισμένες ράβδους διαύλου στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη.

7 Προκλήσεις που αντιμετωπίζουν εφαρμογές εκτός της μπαταρίας:
1. Ο δίαυλος έξω από το πακέτο μπαταριών πρέπει να θωρακιστεί, που δεν είναι προς το παρόν διαθέσιμο – η μπαταρία έχει ένα κέλυφος που είναι σφραγισμένο και θωρακισμένο από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.
2. Υπάρχει πρόβλημα όταν οι ράβδοι διαύλου πρέπει να λυγίσουν - μπορεί να είναι πολύ άκαμπτοι ή μπορεί να καταστραφούν στις γωνίες των στροφών
3. Η διαδικασία βιδώματος απαιτεί πρόσθετα εξαρτήματα και συγκεκριμένες τιμές ροπής. Οι ζυγοί με οπές για μπουλόνια μπορούν να αντικατασταθούν για εφαρμογές ζυγών εκτός από πακέτα μπαταριών
4. Λόγω διάβρωσης, Οι ζυγοί αλουμινίου απαιτούν επιμεταλλωμένες οπές μπουλονιών
5. Οι ακροδέκτες συνδέονται με τη συμπαγή μπάρα για εύκολο αυτοματισμό
6. Ο αυτοματισμός δεν έχει ακόμη εφαρμοστεί πλήρως λόγω θωράκισης
7. Οι συγκολλήσεις και τα συγκροτήματα ενδέχεται να απαιτούν νέα πρότυπα και επαλήθευση

8 Τρέχουσες εφαρμογές των ράβδων διαύλου στη συγκόλληση με υπερήχους
Η τεχνολογία συγκόλλησης με υπερήχους είναι μια αποδεδειγμένη διαδικασία σύνδεσης που χρησιμοποιούν ολοένα και περισσότερο οι αυτοκινητοβιομηχανίες για συνδέσεις καλωδίου σε τερματικό σε ηλεκτρικά οχήματα, μπάρες λεωφορείων, κατασκευή μπαταριών και ηλεκτρονικά ισχύος. Η γραμμική συγκόλληση είναι η πιο παραδοσιακή και γνωστή τεχνική που χρησιμοποιείται από όλους τους κατασκευαστές εξοπλισμού και είναι η τυπική διαδικασία για το μάτισμα συρμάτων. Ωστόσο, όπως πολλές άλλες διαδικασίες ένταξης, Η γραμμική συγκόλληση έχει περιορισμούς μεγέθους, δυσκολίες συγκόλλησης σε μικρότερες περιοχές και σε συγκεκριμένες γεωμετρίες, ζητήματα προσανατολισμού συγκόλλησης, και επιδράσεις κραδασμών σε περιφερειακά εξαρτήματα.
Οι τεχνολογίες Telsonic Twist SONIQTWIST® και PowerWheel® παρέχουν καινοτόμες λύσεις για εφαρμογές συνδεσιμότητας ηλεκτρικών οχημάτων που προηγουμένως ήταν αδύνατες. Αυτές οι καινοτόμες τεχνολογίες επιτρέπουν πολλά σχέδια σύνδεσης που σχετίζονται με εφαρμογές ζυγών όπου η γραμμική συγκόλληση δεν θα ήταν δυνατή. Υπάρχουν ήδη μικρότερες εφαρμογές ζυγών που χρησιμοποιούν συγκόλληση υπερήχων για συνδέσεις. Η συγκόλληση με υπερήχους είναι η προτιμώμενη διαδικασία σύνδεσης για πολλές ράβδους ζυγών, όπως εύκαμπτες επίπεδες μπάρες μέχρι 160 mm². Στο μέλλον, θα υπάρξουν πολλές νέες εφαρμογές που χρησιμοποιούν συγκόλληση με υπερήχους στην εφαρμογή ζυγών καλωδίωσης. Μερικές από τις υπάρχουσες χρήσεις της συγκόλλησης με υπερήχους σε εφαρμογές ζυγών περιγράφονται παρακάτω.

9 Πολυμερισμός εύκαμπτων ράβδων ζυγών
Οι εύκαμπτοι δίαυλοι απαιτούν σκλήρυνση στο τμήμα σύνδεσης για να στερεωθούν (συνδέω) σε τυπικά καλώδια ή συνδέσμους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η σύνδεση και η στερεοποίηση των καλωδίων ή των ακροδεκτών μπορεί να επιτευχθεί σε ένα βήμα συγκόλλησης. Ανάλογα με τις συνολικές διαστάσεις του εύκαμπτου ζυγού, Η συγκόλληση μετάλλων με υπερήχους μπορεί να είναι υψηλής ποιότητας, οικονομική λύση. Χρησιμοποιώντας τη διαδικασία συγκόλλησης με περιστροφή, διατομές υλικού μέχρι 200 mm² μπορεί να συγκολληθεί. Αυτή η τεχνική συγκόλλησης αποτρέπει τη σκλήρυνση του υλικού ένωσης, που μπορεί να οδηγήσει σε ευθραυστότητα του υλικού και αισθητές αλλαγές στις ιδιότητες του υλικού. Επιπλέον, Η πήξη μπορεί να αυτοματοποιηθεί με συσκευές Telsonic όπως το TT7 PowerWheel®, όπως φαίνεται στις εφαρμογές στα Σχήματα 6 και 7.

Εικόνα 6 – TT7-Tonic Power Wheel®

Εικόνα 7 – Συγκόλληση στερεοποιημένων εύκαμπτων ράβδων ζυγών και συμπαγών ζυγών σε συμπαγείς ράβδους ζυγών χρησιμοποιώντας TT7 Telsonic PowerWheel®

10 ζυγοί συγκολλημένοι σε τυπικό καλώδιο
Σε ορισμένες εφαρμογές, οι ράβδοι του λεωφορείου είναι κολλημένες στο πορτοκαλί καλώδιο, το οποίο θα συγκολληθεί στον τρέχοντα σύνδεσμο. Εικόνα 8 δείχνει ένα παράδειγμα κοντού καλωδίου συγκολλημένου σε συνδεδεμένο καλώδιο. Η συγκόλληση κοντών καλωδίων και στα δύο άκρα μπορεί να οδηγήσει σε ασυνεπή ποιότητα συγκόλλησης επειδή η πρώτη συγκόλληση μπορεί να γίνει πιο αδύναμη λόγω των κραδασμών που προκαλούνται από τη δεύτερη συγκόλληση. Το USCAR-38 απαιτεί δοκιμή καλωδίων μικρότερη από 500 mm σε μήκος. Η χρήση της συγκόλλησης με στρέψη παρέχει τόσο απαλή δόνηση που οι μελέτες το έχουν δείξει, ανάλογα με τον σχεδιασμό του τερματικού, ο αντίκτυπος στα λανθάνοντα καλώδια και στους εύκαμπτους διαύλους είναι πολύ μικρότερος (βλέπε Εικόνα 9). Αυτό επιτρέπει τη συγκόλληση βραχύτερων καλωδίων και κατάλληλων βυσμάτων.

Εικόνα 8 – Συμπαγής ζυγός συγκολλημένος σε τυπικό καλώδιο

Εικόνα 9 – Κοντό καλώδιο (200 mm) συγκολλημένο και στα δύο άκρα

11 Επίπεδες πλεκτές συγκολλήσεις καλωδίων
Σε ορισμένες περιπτώσεις, Οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν επίπεδη πλέξη καλώδια αντί για πορτοκαλί καλώδια. Τα επίπεδα πλεκτά καλώδια συγκολλούνται και κόβονται αυτόματα σε μέρη με συγκεκριμένα μήκη και συγκολλούνται και στα δύο άκρα (βλέπε Εικόνα 10). Τα πλεκτά καλώδια με συγκολλήσεις και στα δύο άκρα ονομάζονται επίσης διακλαδώσεις. Το πλεονέκτημα της χρήσης συγκόλλησης με υπερήχους για την κατασκευή του διακλαδωτή είναι ότι απαιτείται ελάχιστη θερμότητα κατά την κατασκευή του διακλαδωτή και τη συγκόλληση του διακλαδωτή στη ράβδο (βλέπε Εικόνα 11). Αυτό αποτρέπει τα εύθραυστα νήματα και τη χάραξη ασυνήθιστα λεπτών κλώνων που προκαλούνται από τη θερμότητα που παράγεται από τη συγκόλληση με αντίσταση (μια άλλη τεχνική που μπορεί να χρησιμοποιηθεί).

Εικόνα 10 – Συμπαγείς ράβδοι ζυγού συνδεδεμένοι με επίπεδες πλεκτές γέφυρες

Εικόνα 11 – Επίπεδο πλεκτό καλώδιο σκληρυνθεί και συγκολλήθηκε με συγκόλληση με υπερήχους

12- Δυνατότητα εφαρμογής στρέψης συγκόλλησης ζυγών
Τα εύκαμπτα φύλλα ζυγών είναι πλαστικοποιημένα/επενδυμένα με υλικά όπως ο χαλκός για την αποφυγή προβλημάτων οξείδωσης. Για συμπαγείς ζυγούς, οι συνδέσεις των οπών του μπουλονιού πρέπει να επιμεταλλωθούν. Για μασίφ ζυγούς αλουμινίου, οι επαφές σύνδεσης πρέπει να είναι χάλκινες. Επομένως, Χρησιμοποιούνται χάλκινες ροδέλες και συνδέονται με τις ράβδους διαύλου με περιστροφική συγκόλληση (βλέπε Εικόνα 12). Η δοκιμασμένη τεχνολογία SONIQTWIST® καθώς και η μηχανή συγκόλλησης Telsonic TSP (Σύκο. 13) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτήν την εφαρμογή.

Εικόνα 12 – Χάλκινο παξιμάδι συγκολλημένο σε ζυγό Al με χρήση συγκολλητή περιστροφής Telsonic SONIQTWIST®

Εικόνα 13 – Telsonic SONIQTWIST® TSP
Η βρετανική αυτοκινητοβιομηχανία Jaguar χρησιμοποιεί επί του παρόντος τις δυνατότητες συγκόλλησης περιστροφής των SONIQTWIST® και PowerWheel® για συγκροτήματα ράβδων διανομής ισχύος. Η εταιρεία χρησιμοποίησε μπάρες αντί για χάλκινα καλώδια για να μειώσει σημαντικά το βάρος και το κόστος του σπορ αυτοκινήτου F-TYPE (βλέπε Εικόνα 14). Κάθε δίαυλος μεταφέρει την ισχύ από την μπαταρία στο πορτμπαγκάζ του οχήματος στον ηλεκτρικό εξοπλισμό στο χώρο του κινητήρα. Επειδή η σχετική πυκνότητα του αλουμινίου είναι σημαντικά μικρότερη από τον χαλκό, το βάρος των ράβδων αλουμινίου είναι μόνο 40% να 60% από παραδοσιακά καλώδια χαλκού. Αυτό μπορεί να εξοικονομήσει έως και 3 κιλά όσον αφορά μόνο τις συνδέσεις της μπαταρίας.
Εικόνα 14 – Μπουλόνια σύνδεσης LEONI συγκολλημένα σε ζυγούς

13 Σύναψη
Η καινοτόμος και ταχέως αναπτυσσόμενη αγορά ηλεκτρικών οχημάτων απαιτεί νέες και εξελισσόμενες λύσεις για την αντιμετώπιση των μελλοντικών προκλήσεων. Σύντομα, η χρήση ζυγών υψηλής τάσης θα αντικαταστήσει ορισμένες τρέχουσες εφαρμογές τερματικών καλωδίων υψηλής τάσης. Καθώς η βιομηχανία προχωρά προς τη χρήση ράβδων διαύλου εκτός της μπαταρίας, θα προκύψουν νέες προκλήσεις προτού καθιερωθεί η τυποποίηση της πλεξούδας των ζυγών στην αυτοκινητοβιομηχανία. Καθώς οι νέες εφαρμογές απαιτούν πιο καινοτόμες λύσεις συγκόλλησης, προκλήσεις θα προκύψουν σε όλα τα επίπεδα, συμπεριλαμβανομένων των κατασκευαστών εξοπλισμού συγκόλλησης. Ωστόσο, νέες διαδικασίες και ιδέες θα παρέχουν πιο αποτελεσματικές και οικονομικές λύσεις για τις καλωδιώσεις στην αγορά των ηλεκτρικών οχημάτων. Η συγκόλληση με στρέψη έχει γίνει μια σημαντική διαδικασία σύνδεσης στη βιομηχανία. Εκτός από τις λύσεις τερματισμού καλωδίων μπαταρίας για μια ποικιλία υποδοχών, Η τεχνολογία παρέχει επίσης λύσεις συγκόλλησης για τον έλεγχο του βάρους των ηλεκτρικών οχημάτων, συσκευασία μπαταρίας, μπάρες λεωφορείων, κατασκευή μπαταριών και ηλεκτρονικά ισχύος. Η λειτουργικότητα της εφαρμογής έχει επεκταθεί πέρα ​​από τις προηγούμενες σκέψεις.
Καθώς οι σχεδιαστές προϊόντων και οι μηχανικοί διεργασιών εξοικειώνονται με τη διαδικασία της περιστροφικής συγκόλλησης και τις δυνατότητές της, η τεχνολογία θα βοηθήσει να προωθήσει τη βιομηχανία ηλεκτρικών οχημάτων στο επόμενο επίπεδο. Στενότερες εργασιακές σχέσεις μεταξύ ΚΑΕ, Κερκίδα 1 Προμηθευτές και προμηθευτές εξοπλισμού είναι απαραίτητοι για να οδηγήσουν τη χρήση των ζυγών. Σίγουρα θα μάθουμε περισσότερα και θα παρουσιάσουμε καινοτόμες ιδέες εγκαίρως. Αλλά η συγκόλληση με υπερήχους θα είναι αναμφίβολα μέρος της λύσης για τους στόχους του χαμηλότερου κόστους υλικού, μείωση βάρους και χώρου, και παραγωγικές διαδικασίες έντασης εργασίας.